마이켈슨 간섭계

목차

1.실험 목적
2.실험 이론
3.실험 기구 및 재료
4.실험 방법
5.측정값
6.실험 결과
7.결과에 대한 논의
8.결론
9.참고문헌

본문내용

실험의 목적
Michelson간섭계의 원리를 이해하고, 이를 이용하여 여러 가지 광원으로부터 나오는 빛으로 간섭무늬를 만들어 본다. 특히 간섭무늬가 보이는 광경로차로부터 광원의 결맞음성(coherence)을 측정하고, 광원의 선폭과 비교해 본다.

실험 이론
거울과 광속분리기를 이용한 진폭분리형 간섭계는 그 종류가 매우 많지만, 가장 잘 알려져 있고 역사적으로 중요한 간섭계는 마이켈슨 간섭계(Michelson interferometer)이다. 이 간섭계의 구조는 그림 9.24와 같다. 확대한 광원(예를 들면, 방전 램프 앞에 간유리를 놓아 만든 광원)에서 나온 광파는 오른쪽으로 진행하여 O에 있는 광속 분리기에 의해서 두 부분으로 갈라지고, 그 중 하나는 오른쪽으로, 다른 하나는 왼쪽으로 진행한다. 이들은 다시 거울 과 에 의해 반사되어 광속분리기로 되돌아온다. 에 의해 반사된 파의 일부는 광속 분리기를 통과하여 아래에 있는 검출기 쪽으로 가고, 에 의해서 반사된 파의 일부도 광속분리기에 의해서 검출기 쪽으로 편향된다. 이들이 서로 합쳐질 때 간섭무늬가 관찰 될 수 있다. 상하방향으로 진행한 광파는 O점을 세 번 통과하는 반면 좌우방향으로 진행한 광파는 오직 한번만 통과하는 것에 주목하라. 두 광파의 광경로를 같도록 하기 위해서는 광속분리기와 같은 두께의 유리판 C를 사이에 삽입해야 하는데, 이 유리판을 보정판(compensator plate)이라고 한다. 이 보정판은 의 각도로 놓여있으므로 와 는 서로 평행하다. 보정판이 사용될 경우 두 광파 사이의 광경로차는 실질적인 경로차에 의해서 발생된다. 한편 광속분리기가 갖는 분산효과 때문에 광경로차는 파장에 따라서 달라진다. 따라서 보정판이 없는 간섭계의 경우는 정량적 작업을 위해서 반드시 준단색광을 사용해야 한다. 그러나, 보정판이 삽입되면 광속분리기의 분산효과가 상쇄되기 때문에 넓은 진동수폭의 광원을 사용해서도 식별이 가능한 무늬를 얻을 수 있다. 간섭무늬가 어떻게 형성되는지를 알아보기 위해서 장치를 구성하고 있는 광학부품들을 수학적 평면으로 표현한 그림 9.25를 살펴보자.

참고 자료

부산대학교 물리학과 광학 실험 매뉴얼 – 마이켈슨 간섭계
최신광학개론 third edition